La Fluorescencia y Fosforescencia


Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia

Asesor: ROSALIA ORNELAS ENRÍQUEZ

Autor: Jarek Yepez Hernandez ()

Grado:

Resumen

Resumen

 

La luz es portadora de energía, en particular la ultravioleta (o luz negra) resulta especialmente energética. Al ser iluminados con ella, ciertos materiales absorben parte de la energía y enseguida la emiten también en forma de luz y entonces brillan: esto sucede mientras la fuente de la luz incide sobre ellos (Fluorescencia). Otros en cambio la absorben y tienen la propiedad de almacenarla y emitir luz aún si la fuente original se ha apagado (fosforescencia).

Los materiales fluorescentes existen en la naturaleza, principalmente en forma de sales minerales. No obstante también pueden crearse artificialmente en el laboratorio y así obtenerse líquidos luminosos, papeles y plásticos brillantes y gases que dan luz, entre otros. Todos naturales y sintéticos  se iluminan de atractivos colores (azul, verde rojo o amarillo), lo cual los vuelve de gran utilidad.

Los materiales fosforescentes también existen en la naturaleza en ciertos minerales y de forma sintética, se utilizan para pintar unas manecillas de reloj o en determinados juguetes que brillan en la obscuridad. Las pantallas de televisión son cubiertas de materiales fosforescentes que brillan al incidir un haz de electrones lo que produce imágenes. Por otra parte las lámparas fluorescentes están cubiertas por dentro con materiales fosforescentes que brillan cuando entran en contacto con la luz ultravioleta que se produce por la excitación del vapor de mercurio en el interior del tubo de vidrio.

Pregunta de Investigación

2. Pregunta de Investigación 2.1 ¿Podemos diferenciar objetos fluorescentes de los fosforescentes? ¿Podemos hacer productos con efecto fluorescente o fosforescente? ¿Qué materiales nos ayudan a dar un efecto fluorescente?

Planteamiento del Problema

  1. Planteamiento del problema

Una vez que se ha concebido la idea de investigación y se ha profundizado el tema en cuestión consultando bibliografías y consultando fuentes diversas, podemos estructurar la idea de investigación, en este caso nos referimos a sí podemos diferenciar la fluorescencia y la fosforescencia y mostrar que productos podemos realizar para de una forma visual apreciar el resultado que obtengamos y  proyectar estas luminiscencias.

 

Antecedentes

  1. Antecedentes

Luminiscencia es todo proceso de emisión de luz cuyo origen no radica exclusivamente en las altas temperaturas sino que, por el contrario, es una forma de “luz fría” en la que la emisión de radiación lumínica es provocada en condiciones de temperatura ambiente o baja.

 

Cuando un sólido recibe energía procede de una radiación incidente, ésta es absorbida por su estructura electrónica y posteriormente es de nuevo emitida cuando los electrones vuelven a su estado fundamental.

Dependiendo de la energía que la origina es posible hablar de varias clases de luminiscencia: Foto luminiscencia, fluorescencia, termoluminiscencia,          quimiolumi-

niscencia, electroluminiscencia y radio luminiscencia.

 

En función de la radiación que estimula la emisión de luz, tendremos los siguientes procesos luminiscentes:

 

°Fotoluminiscencia:

Es una luminiscencia en la que la energía activadora es de origen electromagnético (rayos ultravioletas, rayos X o rayos catódicos). Los rayos X en particular producen una luminiscencia. En el caso de los minerales foto luminiscentes, la luz es absorbida durante un determinado periodo de tiempo y, al ser emitida, lo hace con gran longitud de onda menor que la incidente, es decir, no se trata de un fenómeno óptico de difracción o reflexión.

 

°Catodoluminiscencia: Si el origen es un bombardeo con electrones acelerados.

 

°Radioluminiscencia: Si el origen es una irradiación con rayo. Fue observada por primera vez por Pierre Curie y Marie Curie con el elemento radio.

 

Además de la excitación por radiaciones ionizante, la luminiscencia puede generarse también mediante una reacción química (quimioluminiscencia), energía mecánica (triboluminiscencia), energía eléctrica (electroluminiscencia, energía biológica (bioluminiscencia), ondas sonoras (sonoluminiscencia), etc.

La emisión de luz tiene un lugar a un tiempo característico después de la absorción de la radiación y es este parámetro el que permite subsidir la luminiscencia en:

 

°Fluorescencia: Se restringe a la luminiscencia causada por rayos ultravioleta y se caracteriza por tener un tiempo característico. Emiten luz durante nanosegundos al ser excitados con sus electrones a un estado superior de energía. Es decir que necesitan de iluminación para incrementar la energía y generar colores altamente llamativos (pinturas de marcación de carreteras en construcción, demarcaciones y algunas tintas de rotuladores y pinturas). Por lo tanto, los fluorescentes, necesitan una fuente continua de excitación.

 

°Fosforescencia: Es una luminiscencia que perdura una vez cortada la excitación, una vez excitados, emiten luz durante un tiempo prolongado de horas. Sigue brillando en la obscuridad pero se necesita recargar de luz (energía). Un sistema foto luminiscente difiere de un sistema reflectante en que en este último los materiales necesitan ser iluminados para generar la reflexión (placas de matrícula, señales de carretera, captafaros de vehículos, chalecos, bicicletas, cascos, etc.).

 

Existen minerales que, a pesar de haberles retirado la fuente energética que incide sobre ellos, continúan emitiendo luz durante una fracción de segundo, por lo que es difícil a veces diferenciar los fenómenos de fotoluminiscencia y fluorescencia.

 

El concepto de fotoluminiscencia no es nuevo, en las antiguas guerras se utilizaban estos productos impregnados en las manos para poder leer mapas y señalizar en la obscuridad posteriormente se utilizaron como materiales para sistemas de seguridad en edificios, aunque no con un buen resultado debido a un poco tiempo de atenuación (tiempo que dura la emisión de luz) y a su baja resistencia.

 

Algunos materiales fluorescentes: Sobre las distintas especies minerales identificadas hasta el presente, alrededor de 500 de ellas presentan una fluorescencia visible.

Aquellos minerales que presentan fluorescencia en estado puro son denominados “auto activados”. Son bastante pocos, destacando la scheelita, la powellita y algunos minerales del uranio.

 

Se supone que también lo son la benitoita, la cerusita, la anglesita y quizás otros minerales de plomo.

Minerales: fluorita (algunas variedades), calcita (algunas variedades), etc.

Minerales: calcita y aragonito (algunas variedades), etc.

 

Instrumentos de señalización nocturna: bandas, pintura, etc.

Materiales de regalo: pegatinas, estrellas, etc.

 

Algunos materiales Fosforescentes:

Materiales de uso diario: papel blanco, azulete, camisetas blancas, octavillas de anuncios, etc.

Métodos de clasificación: rayas en sobres, etc.

 

Billetes de banco

Materiales orgánicos: hongos en la piel, clorofila, fluoresceina, etc.

Bebidas: Tónica (quinina), etc.

 

La quinina es un alcaloide natural, con propiedades antipiréticas y analgésicas. Se ha utilizado ampliamente para el uso del paludismo, malaria y otras enfermedades hasta ser prácticamente substituido por otros fármacos más efectivos. Se utiliza como saborizante de las bebidas tónicas dando un sabor amargo. Su fluorescencia se intensifica en presencia de ácido sulfúrico. En Estados Unidos la FDA ha limitado su concentración en las bebidas tónicas por problemas de interacción con otros fármacos y su posible dependencia.

 

 

 

Imagen. Fórmula química

 

La fluorescencia fue descubierta por Adolf von Baeyer, químico berlinés ganador de los premios Nobel de química en 1905 por su trabajo en colorantes orgánicos. Trabajó con Kekulé (el descubridor de las estructuras bencénicas) y descubrió colorantes ampliamente utilizados hoy en día como la fenolftaleína y la fluorescencia, además de realizar la síntesis del índigo.

 

La fluoresceína es un colorante orgánico derivado de las xantinas que produce un color verde intenso al ser expuesto a luz ultravioleta, siendo la máxima absorción sobre los 500 m de longitud de onda. Es soluble en agua, pero al poseer grupos fenólicos y ácidos carboxílicos en su estructura se disuelve mejor en medios ligeramente básicos. Se observa la mayor emisión de luz a pH alrededor de 8 longitudes de onda de emisión cercanas a 550 m.

Objetivo

  1. Objetivo

4.1 Mostrar de manera práctica y visual cual es la diferencia entre Fluorescencia y Fosforescencia.

 

4.2 Hacer productos para mostrar cómo se obtiene la fosforescencia y Fluorescencia, como ejemplo gelatina fluorescente, entre otras actividades para mostrar la diferencia entre ellas.

Justificación

  1. Justificación

Elegí este tema porque me pareció interesante además de aprender sobre la luminiscencia que es un tema muy importante y amplio con el cual vivimos apreciando y percibiendo con nuestra vista.  Y lo importante que es en la aplicación de señales y otros usos que podemos darle y que existen diferentes clases de luminiscencias.

Hipótesis

  1. Hipótesis

6.1 Si elaboramos una gelatina y le añadimos agua tónica, entonces tendremos un efecto fluorescente al exponerlo en la obscuridad y poner luz ultravioleta.

 

6.2 Si vertemos polvo foto luminiscente con gel de acrílico y lo colocamos en un recipiente de cristal, tendremos un efecto fluorescente en la obscuridad.

 

6.3 Si colocamos objetos fluorescentes y fosforescentes bajo luz negra veremos cuales permanecen con el resplandor cuando estos ya no estén expuestos ante esta luz y podremos diferenciar uno de otro (fluorescente o fosforescente).

Método (materiales y procedimiento)

  1. Método

8.1 grenetina, azúcar y agua tónica.

 

8.2 Tarros de cristal, polvo foto luminiscente, pincel y gel de acrílico.

 

8.3 Luz ultravioleta (luz negra) para la exposición de los objetos y apreciar la transformación del efecto fluorescente o fosforescente.

 

8.4 plumón fluorescente y objetos fosforescentes para exposición y poder diferenciar Fosforescencia de fluorescencia visualmente.

 

  1. Procedimiento

9.1 Para la realización de esta investigación se visitó el “Museo de la Luz”, para conocer mejor sobre el tema de luminiscencia que tiene que ver con el tema de la Luz principalmente para poder entender de una mejor manera sobre mi tema principal ya antes mencionado y poder dar una mejor explicación y exhibición sobre la diferencia entre Fluorescencia y Fosforescencia.

 

Pasos para preparar gelatina fluorescente y al término de la preparación exponer la gelatina con luz negra para apreciar el efecto.

Galería Método

Resultados

  1. Resultados

Los resultados que se obtuvieron de esta investigación, es que en muchos de los productos domésticos que utilizamos diariamente podemos encontrar el fluor y con la combinación de algunos de ellos podemos transformar en efecto fluorescente, y que los tonos fosforescentes los podemos encontrar en señalizaciones y otros productos que son de utilidad, que en la naturaleza como en los rayos que se forman en el cielo y en seres vivos podemos encontrar la luminiscencia y que es necesaria la luz ultravioleta y la obscuridad para poder apreciarlas mejor.

 

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

  1. Conclusiones

Las conclusiones a las que se llegaron en este proyecto es que existen diferentes tipos de luminiscencia y que la Fosforescencia y Fluorescencia son fáciles de distinguir ya que una necesita luz neón y la otra se necesita cargar con luz solar o de lámpara.

Bibliografía

  1. Bibliografía

Ak, Campbell, Chemiluminiscencia: Los principios y las aplicaciones en la Biología y la Medicina, Chichester, Eliis Horwood Ltd., 1988.

Azzaroff, I V. y J. J. Brophy, Electronic proces in Marials,McGraw-Hill Book Company, New York, 1963, Capitulo 14. Reimpreso por TechBooks, Fairfax, VA.

 



La Fluorescencia y Fosforescencia


La Fluorescencia y Fosforescencia

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography